(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の半導体素子が搭載されてなる半導体パッケージにおいて、高速信号伝送特性に優れた半導体パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】シリコン単結晶ウェーハ１０１を構成要素とするインターポーザーであって、前記ウェーハ上に、２．４以上３．２以下の誘電率を有する第１の絶縁樹脂層１０２と、前記インターポーザーに搭載される半導体素子と外部接続端子とを接続するための導体回路１０５を有することを特徴とするシリコンインターポーザー１０７。また前記絶縁樹脂層は低残留応力を有するものである。前記シリコンインターポーザー１０７上に、半導体素子が搭載され、前記シリコンインターポーザー１０７上の導体回路１０５と前記半導体素子とが電気的に接続され、且つ前記導体回路１０５を経由して前記半導体素子と外部接続端子とが接続されることを特徴とする半導体装置。【選択図】図１
2006286853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶ウェーハを構成要素とするインターポーザーであって、前記ウェーハ上に、２．４以上３．２以下の誘電率を有する第１の絶縁樹脂層と、前記インターポーザーに搭載される半導体素子と外部接続端子とを接続するための導体回路を有することを特徴とするシリコンインターポーザー。
【請求項２】
前記導体回路上に、２．４以上３．２以下の誘電率を有する第２の絶縁樹脂層を有する請求項１に記載のシリコンインターポーザー。
【請求項３】
前記第２の絶縁樹脂層は、前記シリコンインターポーザーに搭載される半導体素子と、外部接続端子とを接続するための開口部を有しているものである請求項２に記載のシリコンインターポーザー。
【請求項４】
前記第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層の少なくとも一方は、下記式（１）で示される残留応力の値が６０ＭＰａ以下１０ＭＰａ以上の値を有するものである請求項２または３に記載のシリコンインターポーザー。
【数１】
2006286853.tif 000007
［但し、σは残留応力、Ｅresin（Ｔ）は温度Ｔ℃における樹脂の弾性率、αresin（Ｔ）は温度Ｔ℃における樹脂の線膨張係数、αsi（Ｔ）は温度Ｔ℃における半導体素子の線膨張係数、Ｔｇは絶縁樹脂のガラス転移温度、Ｔ１は温度サイクル試験の冷却温度を示す。］
【請求項５】
前記第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層は、２４０℃以上のガラス転移点温度を有するものである請求項２乃至５のいずれかに記載のシリコンインターポーザー。
【請求項６】
前記第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層は、−６５℃以上１５０℃以下の温度範囲で、０．００５ＧＰａ以上１ＧＰａ以下の弾性率を有するものである請求項２乃至５のいずれかに記載のシリコンインターポーザー。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載されたシリコンインターポーザー上に、半導体素子が搭載され、前記シリコンインターポーザー上の導体回路と前記半導体素子とが電気的に接続され、且つ前記導体回路を経由して前記半導体素子と外部接続端子とが接続されることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンインターポーザーおよび半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできている。これらの電子機器に使用される半導体パッケージは、小型化かつ多ピン化してきており、また、半導体パッケージを含めた電子部品を実装する、実装用基板も小型化してきている。さらには電子機器への収納性を高めるため、リジット基板とフレキシブル基板を積層し一体化して、折り曲げを可能としたリジットフレックス基板が、実装用基板として使われるようになってきている。
【０００３】
半導体パッケージはその小型化に伴って、従来のようなリードフレームを使用した形態のパッケージでは、小型化に限界がきているため、最近では回路基板上にチップを実装したものとして、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）や、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）と言った、エリア実装型の新しいパッケージ方式が提案されている。これらの半導体パッケージにおいて、半導体チップの電極と従来型半導体パッケージのリードフレームの機能を有する、半導体パッケージ用基板と呼ばれる、プラスチックやセラミックス等各種材料を使って構成される、サブストレートの端子との電気的接続方法として、ワイヤーボンディング方式やＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式、最近では、半導体パッケージの小型化や配線経路の短縮に有利なフリップチップ（ＦＣ）接続方式を用いた、ＢＧＡやＣＳＰの構造が盛んに提案されている。加えて、1つの半導体パッケージ内部に複数の半導体素子を搭載することにより、半導体パッケージを、小型・高機能化する構造（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）も多く提案されている。
【０００４】
しかしながら、電子機器の高機能化に対する要求は半導体パッケージ内部の半導体素子が処理をする信号の高速化を推し進め、半導体パッケージ内部での信号劣化が大きな問題となってきている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５２９１０６１号明細書
【特許文献２】特開平５−１３６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、半導体素子が複数搭載された半導体パッケージ内部の高速信号伝送が可能であり、信号劣化の少ない半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは種々検討の結果、シリコン単結晶ウェーハ上に低誘電率樹脂を絶縁層として配置し、その上に導体回路を形成したインターポーザー上に複数の半導体素子を搭載し、該導体回路を介して複数の半導体素子間を接続することにより半導体素子間の高速信号伝送を可能とすることを見出したものである。
【０００８】
即ち、本発明は、
（１）  シリコン単結晶ウェーハを構成要素とするインターポーザーであって、前記ウェーハ上に、２．４以上３．２以下の誘電率を有する第１の絶縁樹脂層と、前記インターポーザーに搭載される半導体素子と外部接続端子とを接続するための導体回路を有することを特徴とするシリコンインターポーザー、
（２）  前記導体回路上に、２．４以上３．２以下の誘電率を有する第２の絶縁樹脂層を有する第（１）項に記載のシリコンインターポーザー、
（３）  前記第２の絶縁樹脂層は、前記シリコンインターポーザーに搭載される半導体素子と、外部接続端子とを接続するための開口部を有しているものである第（２）項に記載のシリコンインターポーザー、
（４）  前記第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層の少なくとも一方は、下記式（１）で示される残留応力の値が６０ＭＰａ以下１０ＭＰａ以上の値を有するものである請求項２または３に記載のシリコンインターポーザー、
【０００９】
【数１】
2006286853.tif 000003
［但し、σは残留応力、Ｅresin（Ｔ）は温度Ｔ℃における樹脂の弾性率、αresin（Ｔ）は温度Ｔ℃における樹脂の線膨張係数、αsi（Ｔ）は温度Ｔ℃における半導体素子の線膨張係数、Ｔｇは絶縁樹脂のガラス転移温度、Ｔ１は温度サイクル試験の冷却温度を示す。］
【００１０】
（５）  前記第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層は、２４０℃以上のガラス転移点温度を有するものである第（２）項乃至第（５）項のいずれかに記載のシリコンインターポーザー、
（６）  前記第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層は、−６５℃以上１５０℃以下の温度範囲で、０．００５ＧＰａ以上１ＧＰａ以下の弾性率を有するものである第（２）項乃至第（５）項のいずれかに記載のシリコンインターポーザー、
（７）  第（１）項乃至第（６）項に記載されたシリコンインターポーザー上に、半導体素子が搭載され、前記シリコンインターポーザー上の導体回路と前記半導体素子とが電気的に接続され、且つ前記導体回路を経由して前記半導体素子と外部接続端子とが接続されることを特徴とする半導体装置、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体素子が複数搭載された半導体パッケージ内部の高速信号伝送が可能であり、信号劣化の少ない半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のシリコンインターポーザーは、シリコン単結晶ウェーハを構成要素とするインターポーザーであって、前記ウェーハ上に、２．４以上３．２以下の誘電率を有する第１の絶縁樹脂層と、前記インターポーザーに搭載される半導体素子と外部接続端子とを接続するための導体回路を有することを特徴とするものであり、これにより得られる半導体装置は高速信号伝送特性に優れ、信号劣化の少ないものとなる。
また、本発明のシリコンインターポーザーは、前記導体回路上に、２．４以上３．２以下の誘電率を有する第２の絶縁樹脂層を有する構造を有し、さらには、前記第２の絶縁樹脂層は、前記シリコンインターポーザーに搭載される半導体素子と、外部接続端子とを接続するための開口部を有しているものであっても良い。
本発明における誘電率としては、ＡＳＴＭＤ３３８０−７５に基づく測定方法により測定することができるものであり、測定における周波数として１ＧＨｚにおける値を挙げることができる。
また、本発明の半導体装置は、前記シリコンインターポーザー上に、半導体素子が搭載され、前記シリコンインターポーザー上の導体回路と前記半導体素子とが電気的に接続され、且つ前記導体回路を経由して前記半導体素子と外部接続端子とが接続されることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の半導体装置は、プリント配線板に搭載され、電子機器に組み込まれるが、電子機器の使用環境によっては、例えば、温度差を生じる場合、半導体装置の絶縁樹脂層内部に大きな応力が発生するため、前記絶縁樹脂層は、クラックなどを生じ、さらには、これにより、導体回路の破壊を生じることがあることから、応力に対する十分な耐性を持つ必要がある。
【００１４】
本発明において、前記絶縁樹脂層は、特に、式（１）で示される残留応力の値が、１０ＭＰａ以上６０ＭＰａ以下の値を有するものであることにより、電子機器の実用により発生する半導体内部の応力による絶縁樹脂層の破壊や導体回路の破壊を抑制することができるので好ましい。残留応力の値は、前記第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層のいずれか一方が前記範囲内にあることが好ましいが、両方共に前記範囲内であることが、より好ましい。
【００１５】
また、半導体装置の製造工程において、半導体装置が電子機器に組み込まれる際に、半田リフローなどの加熱工程に繰り返し投入されるが、この際に発生する応力を抑制するためには、前記絶縁樹脂層は、特に、２４０℃以上のガラス転移点温度を有するものであることにより、電子機器に組み込まれる際の熱履歴中に、絶縁樹脂層の熱膨張によるシリコンウェーハとのミスマッチを抑制することができるので好ましい。
本発明におけるガラス転移点温度としては、ＴＭＡ法により測定された値を用いることができ、この測定値より得られる、材料における熱膨張係数の変化の度合いから計算することができるものである。
【００１６】
また、半導体装置の小型化などにおいて、シリコンインターポーザーを薄肉化した場合には、前記絶縁樹脂層とシリコンの熱膨張係数の違いにより発生する反りが大きな問題となることがあるが、この場合、前記絶縁樹脂層の弾性率を低くすることにより反りの発生を抑制することができ、具体的には−６５℃以上２７０℃以下の温度領域において前記絶縁樹脂層の弾性率が０．００５ＧＰａ以上１ＧＰａ以下であることが望ましい。
本発明における弾性率としては、ＤＭＡ法により測定することができるものである。
【００１７】
このような絶縁樹脂層を形成するものとしては、ポリイミド、ポリベゾオキサゾール、環状オレフィン系樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、及びそれらの変性物などの絶縁樹脂を用いることができ、前記絶縁樹脂の中でも、高速信号伝送特性を得る上で、低誘電率である環状オレフィン樹脂が好ましい。また、絶縁樹脂層は、前記絶縁樹脂を含む樹脂組成物で構成されても良い。
【００１８】
本発明に用いる環状オレフィン系樹脂としては、例えば、シクロヘキセン、シクロオクテン等の単環体、ノルボルネン、ノルボルナジエン、ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセン、トリシクロペンタジエン、ジヒドロトリシクロペンタジエン、テトラシクロペンタジエン、ジヒドロテトラシクロペンタジエン等の多環体、これらのモノマーに官能基が結合した置換体などの環状オレフィンモノマーの重合体を挙げることができる。
【００１９】
このような環状オレフィンモノマーの重合体には、例えば、環状オレフィンモノマーの（共）重合体、環状オレフィンモノマ−とα−オレフィン類等の共重合可能な他のモノマ−との共重合体、およびこれらの共重合体の水素添加物等が挙げられる。これらの公知の重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。これら環状オレフィン系樹脂は、公知の重合法により製造することが可能であり、その重合方法には付加重合法と開環重合法とが挙げられる。前記環状オレフィン系樹脂の中でも、一般に、ノルボルネン系樹脂は、その主鎖骨格が脂環構造であるため低吸湿性を有する。
【００２０】
環状オレフィン系樹脂の付加重合体としては、例えば、（１）ノルボルネン系モノマーを付加（共）重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加（共）重合体、（２）ノルボルネン系モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、（３）ノルボルネン系モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体が挙げられる。これらの樹脂は公知のすべての重合方法で得ることができる。このうち、ノルボルネン系モノマーを重合（特に、付加（共）重合）することによって得られたポリマーが好ましいが、本発明はなんらこれに限定されるものではない。
【００２１】
このような環状オレフィン系樹脂の付加重合体は、金属触媒による配位重合またはラジカル重合によって得られる。このうち、配位重合においては、モノマーを、遷移金属触媒存在下、溶液中で重合することによってポリマーが得られる（ＮｉＣＯＬＥ  Ｒ．  ＧＲＯＶＥ  ｅｔ  ａｌ．  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ：ｐａｒｔ  Ｂ，Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｖｏｌ．３７，  ３００３−３０１０（１９９９））。
配位重合に用いる金属触媒として代表的なニッケルと白金触媒は、ＰＣＴ  ＷＯ  ９７３３１９８とＰＣＴ  ＷＯ  ００／２０４７２に述べられている。配位重合用金属触媒の例としては、（トルエン）ビス（パーフルオロフェニル）ニッケル、（メシレン）ビス（パーフルオロフェニル）ニッケル、（ベンゼン）ビス（パーフルオロフェニル）ニッケル、ビス（テトラヒドロ）ビス（パーフルオロフェニル）ニッケル、ビス（エチルアセテート）ビス（パーフルオロフェニル）ニッケル、ビス（ジオキサン）ビス（パーフルオロフェニル）ニッケル等の公知の金属触媒が挙げられる。
【００２２】
また、ラジカル重合技術については、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ,  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ,１３,７０８（１９９８）に述べられている。
一般的にはラジカル重合はラジカル開始剤の存在下、温度を５０℃〜１５０℃に上げ、モノマーを溶液中で反応させる。ラジカル開始剤としてはアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウリル、アゾビスイソカプトロニトリル、アゾビスイソレロニトリル、ｔ−ブチル過酸化水素等である。
【００２３】
環状オレフィン系樹脂の開環重合体としては、例えば、（４）ノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体、および必要に応じて該（共）重合体を水素添加した樹脂、（５）ノルボルネン系モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該（共）重合体を水素添加した樹脂、（６）ノルボルネン系モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該（共）重合体を水素添加した樹脂が挙げられる。これらの樹脂は公知のすべての重合方法で得ることができる。
【００２４】
このような環状オレフィン系樹脂の開環重合体は、公知の開環重合法により、チタンやタングステン化合物を触媒として、少なくとも一種以上のノルボルネン系モノマ−を開環（共）重合して開環（共）重合体を製造し、次いで、必要に応じて、通常の水素添加方法により、前記開環（共）重合体中の炭素−炭素二重結合を水素添加して、熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂を製造することによって得られる。
【００２５】
前記付加重合および開環重合に用いる重合溶媒としては、炭化水素や芳香族溶媒が挙げられる。炭化水素溶媒の例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンやシクロヘキサンなどであるがこれに限定されない。芳香族溶媒の例としては、ベンゼン、トルエン、キシレンやメシチレンなどであるがこれに限定されない。ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチルアセテート、エステル、ラクトン、ケトンやアミドも使用できる。これら溶剤を単独や混合しても重合溶媒として使用できる。
【００２６】
本発明における環状オレフィン系樹脂の分子量は、開始剤とモノマーの比を変えたり、重合時間を変えたりすることにより制御することができる。上記の配位重合が用いられる場合、米国特許Ｎｏ．６，１３６，４９９に開示されるように、分子量を連鎖移動触媒の使用により制御することができる。この発明においては、エチレン、プロピレン、１−ヘキサン、１−デセンや４−メチル−１−ペンテン、などα−オレフィンが分子量制御するのに適当である。
【００２７】
前記環状オレフィン系樹脂は、側鎖に重合可能な官能基を有しているものを用いることができる。また、前記重合可能な官能基は、これらの官能基を含む有機基であっても良く、例えば、前記官能基と、アルキル基、エーテル基およびエステル基などの基で構成される基が挙げられる。これにより、樹脂層を形成した場合に基材との密着性や耐熱性などの特性を向上することができる。
前記官能基としては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エステル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、シリル基、エポキシ基（グリシジルエーテル基）等が挙げられる。前記側鎖に重合可能な官能基を有している環状オレフィン系樹脂は、下記に記載の側鎖に重合可能な官能基を有する環状オレフィンモノマーの重合体、またはそれと他の環状オレフィンモノマーとの共重合体であっても良い。
【００２８】
前記側鎖に重合可能な官能基を有する環状オレフィンモノマーとしては、具体的に、５−ノルボルネン−２−メタノール、酢酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、プロピオン酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、酪酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、吉草酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、カプロン酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、カプリル酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、カプリン酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、ラウリン酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、ステアリン酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、オレイン酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、リノレン酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、５−ノルボルネン−２−カルボン酸、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルエステル、５−ノルボルネン−２−カルボン酸エチルエステル、５−ノルボルネン−２−カルボン酸ｔ−ブチルエステル、５−ノルボルネン−２−カルボン酸ｉ−ブチルエステル、５−ノルボルネン−２−カルボン酸トリメチルシリルエステル、５−ノルボルネン−２−カルボン酸トリエチルシリルエステル、５−ノルボルネン−２−カルボン酸イソボニルエステル、５−ノルボルネン−２−カルボン酸２−ヒドロキシエチルエステル、５−ノルボルネン−２−メチル−２−カルボン酸メチルエステル、ケイ皮酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、５−ノルボルネン−２−メチルエチルカルボネ−ト、５−ノルボルネン−２−メチルｎ−ブチルカルボネ−ト、５−ノルボルネン−２−メチルｔ−ブチルカルボネ−ト、５−メトキシ−２−ノルボルネン、（メタ）アクリル酸５−ノルボルネン−２−メチルエステル、（メタ）アクリル酸５−ノルボルネン−２−エチルエステル、（メタ）アクリル酸５−ノルボルネン−２−ｎ−ブチルエステル、（メタ）アクリル酸５−ノルボルネン−２−ｎ−プロピルエステル、（メタ）アクリル酸５−ノルボルネン−２−ｉ−ブチルエステル、（メタ）アクリル酸５−ノルボルネン−２−ｉ−プロピルエステル、（メタ）アクリル酸５−ノルボルネン−２−ヘキシルエステル、（メタ）アクリル酸５−ノルボルネン−２−オクチルエステル、（メタ）アクリル酸５−ノルボルネン−２−デシルエステル、５−トリメトキシシリル−２−ノルボルネン、５−トリエトキシシリル−２−ノルボルネン、５−（２−トリメトキシシリルエチル）−２−ノルボルネン、５−（２−トリエトキシシリルエチル）−２−ノルボルネン、５−（３−トリメトキシプロピル）−２−ノルボルネン、５−（４−トリメトキシブチル）−２−ノルボルネン、５−トリメチルシリルメチルエーテル−２−ノルボルネン、５−メチルグリシジルエーテル−２−ノルボルネンなどが挙げられる。これらの環状オレフィンモノマーを重合した付加重合体、およびこれらの環状オレフィンモノマーと他の環状オレフィンモノマーとの付加共重合体が最も好ましい。これにより、より耐熱性に優れることができる。
【００２９】
前記重合可能な官能基の置換量は、特に限定されないが、前記環状オレフィン系樹脂全体の３〜７０モル％が好ましく、特に５〜４０モル％が好ましい。置換量が前記範囲内であると、特に誘電率に優れる。また、このような側鎖に重合可能な官能基を有する環状オレフィン系樹脂は、例えば、１）前記環状オレフィン系樹脂に重合開始可能な官能基を有する化合物を変性反応により導入することによって、２）重合開始可能な官能基を有する単量体を重合することによって、３）重合開始可能な官能基を有する単量体を共重合体成分として他の成分と共重合することによって、または４）エステル基等の重合可能な官能基を有する単量体を共重合成分として共重合した後、エステル基を加水分解することによって得ることができる。
【００３０】
さらに、環状オレフィンモノマーと共重合可能な不飽和モノマーとしては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、３−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ペンテン、３−エチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、４−エチル−１−ヘキセン、３−エチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセンおよび１−エイコセン等の炭素数２〜２０のエチレン又はα−オレフィン、１，４−ヘキサジエン、４−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエンおよび１，７−オクタジエン等の非共役ジエン等が挙げられる。
【００３１】
次に、ノルボルネン系樹脂の付加（共）重合体について説明する。
前記側鎖に重合可能な官能基を有しているノルボルネン系樹脂は、具体的には下記式（１）で表される繰り返し単位を有していることが好ましい。
【００３２】
【化１】
2006286853.tif 000004
【００３３】
式（１）中のＸは、それぞれ独立して−ＣＨ2−、−ＣＨ2ＣＨ2−または−Ｏ−を示す。Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立して水素、または、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エステル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、シリル基、エポキシ基およびこれらの官能基を含む有機基から選ばれた１種以上の基を示し、少なくとも１つは官能基または該官能基を含む有機基を示す。ｎは０〜５の整数を示し、その繰り返しは異なっていても良い。上記官能基を含む有機基としては、前記官能基と、アルキル基、エーテル基、エステル基などの基で構成される基が挙げられる。  
【００３４】
また、前記側鎖に重合可能な官能基を有しているノルボルネン系樹脂は、さらに、側鎖に重合可能な官能基を有するノルボルネン型モノマーと、下記式（２）で表されるモノマーとの付加共重合体であることが好ましい。これにより、密着性と電気特性とのバランスが特に優れる樹脂層を得ることができる。
【００３５】
【化２】
2006286853.tif 000005
【００３６】
式（２）中のＸは、それぞれ独立して−ＣＨ2−、−ＣＨ2ＣＨ2−または−Ｏ−を示す。Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜１２の直鎖もしくは分岐したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、環状脂肪族基またはアリール基から選ばれた１種以上の置換基を示す。ｎは０〜５の整数を示し、その繰り返しは異なっていても良い。  
【００３７】
前記アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基およびドデシル基等が挙げられ、アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、ブチニル基およびシクロヘキセニル基等が挙げられ、アルキニル基の具体例としては、エチニル基、１−プロピニル基、２−プロピニル基、１−ブチニル基および２−ブチニル基等が挙げられ、前記環状脂肪族基の具体例としては、シクロヘキシル基、シクロペンチル基およびメチルシクロヘキシル基等が挙げられ、アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基およびアントラセニル基等が挙げられ、アラルキル基の具体例としてはベンジル基およびフェネチル基等が挙げられるが、本発明は何らこれらに限定されない。
【００３８】
前記環状オレフィン系樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、１，０００〜１，０００，０００が好ましく、特に５，０００〜５００，０００が好ましく、最も１０，０００〜２５０，０００が好ましい。重量平均分子量（Ｍｗ）が前記範囲内であると、耐熱性、成形物表面の平滑性等の特性がバランスに優れる。
前記重量平均分子量は、例えば、シクロヘキサン又はトルエンを有機溶剤とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定されるポリスチレン換算で評価することができる。
【００３９】
前記環状オレフィン系樹脂の分子量分布［重量平均分子量：Ｍｗと、数平均分子量：Ｍｎとの比（Ｍｗ／Ｍｎ）］は、特に限定されないが、５以下が好ましく、特に４以下が好ましく、特に１〜３が好ましい。分子量分布が前記範囲内であると、電気特性に特に優れる。
前記分子量分布を測定する方法としては、例えば、シクロヘキサンまたはトルエンを有機溶剤とするＧＰＣで測定することができる。
また、上記方法で、重量平均分子量や分子量分布が測定できない環状オレフィン系樹脂の場合には、通常の溶融加工法により、樹脂層を形成し得る程度の溶融粘度や重合度を有するものを使用することができる。前記環状オレフィン系樹脂のガラス転移温度は、使用目的に応じて適宜選択できるが、通常５０℃以上、好ましくは７０℃以上、より好ましくは１００℃以上、さらに好ましくは１２５℃以上である。
【００４０】
前記一般式（１）で表される構造を有するノルボルネン系樹脂において、置換基Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、およびＲ4は、目的に応じて、その置換基の種類と該置換基を有する繰り返し単位の割合を調整することにより、特性を好ましいものとすることができ、特に上記付加共重合体とすると好ましいものを得ることができる。例えば、前記一般式（１）を用いて説明すると、Ｘは−ＣＨ2−とし、Ｒ1〜Ｒ3は水素とし、ｎは０の場合、Ｒ4として、例えば、ｎ−ブチル基およびデシル基などの前記アルキル基を導入した繰返し単位を有する場合、可とう性に優れるノルボルネン系樹脂フィルムを得ることができるので好ましい。また、これらの置換基として、重合可能な官能基である、グリシジル基、グリシジルエーテル基およびグリシジルメチルエーテル基などのエポキシ基、トリメトキシシリル基およびトリエトキシシリル基などのシリル基を導入した繰返し単位を有する場合、銅などの金属との密着性が向上するので好ましい。エポキシ基を有するノルボルネンの繰返し単位の場合の割合としては、５〜９５モル％が好ましく、より好ましくは、２０〜８０モル％、さらに好ましくは３０〜７０モル％であり、トリエトキシシリル基および／またはトリメトキシシリル基を有するノルボルネンの繰り返し単位の場合の割合としては、５〜８０モル％が好ましく、さらに好ましくは５〜５０モル％である。
【００４１】
前記絶縁樹脂層を構成する樹脂組成物においては、前記絶縁樹脂以外の成分として、必要に応じてフィラーを添加することもでき、また、光および／または熱硬化剤、開始剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤などの添加剤を添加することができる。
【００４２】
次に、本発明のシリコンインターポーザーの製造方法の例について、図面を用いて説明する。
まず、シリコン単結晶ウェーハ１０１上に、第１の絶縁樹脂層１０２を形成する（図１（ａ）〜図１（ｂ））。
絶縁樹脂層の形成方法としては、上記絶縁樹脂組成物を用いて、スピンコート法、カーテンコート法、スクリーン印刷法、ラミネート法等の既存の方法により形成することができる。
絶縁樹脂層の厚みとしては、それぞれの樹脂の物性に応じて選択できるが、電気的絶縁性を確保するためには２μｍ以上であることが望ましく、半導体パッケージの総厚を抑制するためには１００μｍ以下であることが望ましい。
また、樹脂の物性としては、高速信号伝達時の信号劣化を抑制するため誘電率の低い絶縁層を選択する必要がある。
具体的には誘電率が３．２以下であり、低ければ低いほど良好な信号劣化抑制効果を示すが、絶縁層がもろくなる傾向があり、絶縁層の形成プロセスに対する適合性や後の工程でのハンドリング性を考慮すると２．４以上であることが好ましい。
【００４３】
次に、上記で形成された第1の絶縁樹脂層１０２上に、導体回路１０５を形成する（図１（ｃ）〜図１（ｇ））。
導体回路の形成方法としては、その設計ルールに適合するいかなる方法を用いても良い。具体的には、アディティブ法、サブトラクティブ法およびインクジェット法など方法が挙げられる。図面においては、絶縁樹脂層１０２上に、スパッタリングによりスパッタ膜１０３を形成し（図１（ｃ））、更に導体回路がパターニングされたメッキレジスト１０４を施し（図１（ｄ））、パターン開口部にメッキを施して導体回路１０５パターンを形成し（図１（ｅ））、次いで、前記メッキレジスト１０４を除去した後（図１（ｆ））、スパッタ膜１０３を除去することにより導体回路１０５を形成する例（図１（ｇ））を示している。ここで、必要に応じて、上記絶縁樹脂層を形成する工程と、導体回路を形成する工程を繰り返すことにより、導体回路層を多層化することもできる（図示せず。）。
導体回路の材質としては、アルミ、金および銅などの電気抵抗の低い材料を選択することが好ましく、電気抵抗及びハンドリング性を考慮すれば、銅を用いることがより好ましい。
【００４４】
次に、上記で形成された導体回路１０５及び第１の絶縁樹脂層１０２上に、第２の絶縁樹脂層１０６を形成する。
ここで、第２の絶縁樹脂層を形成する絶縁樹脂組成物としては、上記第１の絶縁樹脂層と同様の絶縁樹脂組成物を用いて、上記同様にして形成することができる。
【００４５】
次に、上記で形成された第２の絶縁樹脂層１０６において、導体回路上の所定の部位を開口し、搭載用半導体素子と接続するための外部接続端子を設けることにより、本発明のシリコンインターポーザー１０７を形成する（図１（ｈ））。
これにより、本発明のシリコンインターポーザーに搭載される半導体素子と導体回路１０５及び該導体回路１０５と半導体装置の外部との電気的接合が可能となる。
上記第２の絶縁樹脂層を開口する方法としては、フォトリソグラフィー法、レーザードリリング法などの既存の方法を挙げることができる。
第２の絶縁樹脂層の厚みとしては、それぞれの樹脂の物性に応じて選択できるが、電気的絶縁性を確保するためには２μｍ以上であることが望ましく、半導体パッケージの総厚を抑制するためには１００μｍ以下であることが望ましい。
【００４６】
次に本発明の半導体装置の例について、図面を用いて説明する。
本発明の半導体装置は、上記で得たシリコンインターポーザー１０７の導体回路１０５と、複数の半導体素子を搭載し、電気的に接合して得られる。
半導体素子の搭載・接続方法としては、フリップチップ法やワイヤーボンド法などが挙げられるが、配線経路を最短にするためには、フリップチップ工法により接続することが望ましい。ワイヤーボンド法を用いる場合には極力ワイヤー長さを短くし配線経路を短くすることが必要である。
フリップチップ法を用いた場合の例について説明すると、この場合、半導体素子は半田ボール付き半導体素子１０８を用い、該半導体素子の半田ボールとシリコンインターポーザーの外部端子とを位置あわせして、搭載する（図２（ｉ））。このとき、半導体素子とシリコンインターポーザーとの接合部を保護するため、半導体素子とシリコンインターポーザーとの間にアンダーフィル樹脂１０９を充填する（図２（ｊ））。さらに、外部接続用の半田ボール１１０を搭載して、本発明の半導体装置１１１を得ることができる（図２（ｋ））。
アンダーフィル樹脂を充填する方法としては、キャピラリーによる充填方式、半導体素子搭載前に半導体素子もしくはインターポーザー上に樹脂を供給しておき半導体素子搭載と同時に半導体素子とインターポーザー間のギャップに樹脂を充填する事前供給方式を用いることができる。
一方、半導体素子の搭載・接続において、ワイヤーボンド法を用いた場合は、少なくともワイヤー部及び半導体素子部を樹脂などで保護する必要があり、このためには既存の封止樹脂、封止方法を用いることができる。
【実施例】
【００４７】
以下に、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。なお、本発明は、これにより限定されるものではない。
【００４８】
まず、絶縁樹脂層に用いられる樹脂を下記の方法で合成する。
合成に用いる全てのガラス機器は、６０℃で０．１トル下で１８時間乾燥した。その後、ガラス機器をグローボックスに移し、グローボックスに備え付けた。まず、エチルアセテート（９１７ｇ）、シクロヘキサン（９１７ｇ）、デシルノルボルネン（１９２ｇ、０．８２ｍｏｌ）とグリシジルメチルエーテルノルボルネン（６２ｇ、０．３５ｍｏｌ）を反応フラスコに加えた。次いで、反応フラスコをグローボックスから取り出し、乾燥窒素ガスを導入した。反応中間体は、３０分間溶液中に窒素ガスを通して脱気した。グローボックス中で、ニッケル触媒、すなわち、ビストルエンビスパーフルオロフェニルニッケル９．３６ｇ（１９．５ｍｍｏｌ）をトルエン１５ｍｌに溶解して、この溶液を２５ｍｌのシリンジに入れ、グローボックスから取り出し、上記の反応フラスコに加え、２０℃にて５時間攪拌して反応を終了した。次に、過酢酸溶液（９７５ｍｍｏｌ）を加え１８時間攪拌した。攪拌を止めると水相と溶媒相に分離した。水相を分離した後、１ｌの蒸留水を加え、２０分間攪拌した。再度、水相が分離するので取り除いた。さらに、溶媒相を１ｌの蒸留水で３回洗浄を行った。その後、溶媒相に生成したポリマーをメタノールに投入、沈殿物を濾集し、水で充分洗浄した後、真空下で乾燥した。乾燥後、２４３ｇ（収率９６％）のポリマーを回収した。得られたポリマーの分子量は、ＧＰＣによる測定で、Ｍｗ＝１１５，３６６  Ｍｎ＝４７，０００、単分散性＝２．４３であった。ポリマー組成は、Ｈ−ＮＭＲからデシルノルボルネンの繰返し単位が７０モル％、エポキシノルボルネンの繰返し単位が３０モル％であった。
【００４９】
次に、合成したポリマー２２８ｇをメシチレン３４２ｇに溶解した後、４−メチルフェニル−４−（１−メチルエチル）フェニルヨードニウム  テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート）（０．２７５７ｇ、２．７１ｘ１０-4ｍｏｌ）１−クロロ−４−プロポロキシ−９Ｈ−チオキサントン（０．８２６ｇ、２．７１ｘ１０-4ｍｏｌ）、フェノチアジン（０．０５４ｇ、２．７１ｘ１０-4ｍｏｌ）、３，５−ジｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート（０．１３７８ｇ、２．６０ｘ１０-4ｍｏｌ）、を加えて溶解した後、０．２μｍの孔径を有するフッ素樹脂製フィルターで濾過し、感光性樹脂組成物を得た。
【００５０】
上記で得られた樹脂組成物を用いて、誘電率、ガラス転移温度および弾性率について、下記の測定法により評価を行った。
［誘電率・ガラス転移温度・弾性率の測定方法］
誘電率：試料単体をＡＳＴＭＤ３３８０−７５に基づく共振法により測定した。
ガラス転移点：ＴＭＡ法  引っ張りモードにより測定した。
弾性率：ＤＭＡ法  引っ張りモードにより測定した。
【００５１】
【表１】
2006286853.tif 000006
【００５２】
上記作製したこの感光性樹脂組成物を、シリコン単結晶ウェーハ上に、スピンコーターを用いて塗布した後、ホットプレートにて１００℃で１０分乾燥し、膜厚約１０μｍの第一の絶縁樹脂層を得た。この塗膜に、ｉ線ステッパー露光機ＮＳＲ−４４２５ｉ（ニコン（株）製）によりレチクルを通して３００ｍＪ／ｃｍ2で露光を行った。その後、ホットプレートにて１１５℃で１５分間、露光部の架橋反応を促進させるため加熱した。
その後、２００℃、６０分で硬化し、架橋反応を完結させた。
【００５３】
次に、スパッタ装置により第一の絶縁樹脂層全面に、チタンを２０００Å、銅を３０００Åの厚さになるように製膜したのち、ドライフィルムメッキレジスト（東京応化製ＡＲ−３２０）を、スパッタ膜上にラミネートした。このドライフィルムメッキレジストは、紫外線露光装置（オーク製作所製ＨＭＷ−２０１ＧＸ）により所定部位を露光し、未露光部を１．５％炭酸ナトリウム水溶液により溶解除去した。このようにして得られた開口部に、銅を５μｍ、ニッケルを３μｍ、Ａｕを０．１μｍの厚みとなるように、電解メッキにより導体層を形成した。この後、メッキレジストは３％水酸化ナトリウム水溶液により剥離除去し、次に、スパッタ膜をエッチング液（Ｃｕエッチング液：メルテックス製エンプレート、ＡＤ−４８５Ｔｉエッチング液：ダイキン工業製ＢＨＦ１２０）によりエッチングし、導体回路を得た。
【００５４】
次に、上記で得た感光性樹脂組成物を、再度、導体回路が形成されたシリコンウェーハ上に、スピンコーターを用いて塗布した後、ホットプレートにて１００℃で１０分乾燥し、膜厚約１０μｍの塗膜を得た。この塗膜にｉ線ステッパー露光機ＮＳＲ−４４２５ｉ（ニコン（株）製）により、レチクルを通して３００ｍＪ／ｃｍ2で所定の部位の露光を行った。その後、ホットプレートにて１１５℃で１５分間、露光部の架橋反応を促進させるため加熱した。
次に、リモネンに６０秒浸漬することによって未露光部を溶解除去した後、イソプロピルアルコールで２０秒間リンスした。その後、ウェーハを所定のサイズに裁断することにより、個片かされたシリコンインターポーザーを得た。
【００５５】
このようにして得られたシリコンインターポーザーに、１５０μｍ厚で１０×１０ｍｍのサイズの半導体素子２個をフリップチップ工法により接続した。上記半導体素子に形成された接続用バンプは錫、銀からなる鉛フリー半田であり、サイズはφ１００μｍ、バンプピッチは２００μｍであった。フリップチップ工法により接続された半導体素子とシリコンインターポーザーの間の空隙には、キャピラリー充填法によりアンダーフィル（住友ベークライト製ＣＲＰ−４１５２Ｄ１）を充填し硬化させた。さらに、半導体素子搭載部外周に設けた導体パッド上に、φ５００μｍの半田ボールを所定個数形成することにより、２個の半導体素子を搭載した半導体パッケージを得た。
【００５６】
このようにして得られた半導体パッケージは、所定のプリント配線板に搭載され半導体装置としての動作確認試験に供せられ半導体装置としての動作に何の問題も無いことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のシリコンインターポーザーの製造方法の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０１    シリコン単結晶ウェーハ
１０２    第１の絶縁樹脂層
１０３    スパッタ膜
１０４    メッキレジスト
１０５    導体回路
１０６    第２の絶縁樹脂層
１０７    シリコンインターポーザー
１０８    半田ボール付き半導体素子
１０９    アンダーフィル樹脂１０９
１１０    外部接続用の半田ボール
１１１    半導体装置
【図１】
2006286853.tif 000008
【図２】
2006286853.tif 000009